前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇高中化学学科素养的培养范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
摘 要:随着素质教育的不断深入发展,人们对高中教育的关注也放在了如何才能够促进高中生的全面发展,提高他们的学科素养方面。作为高中的重点学科――化学,自然也不可避免地要展开以培养与提高高中生化学学科素养的教学活动。
化学学科素养是指学生在面对一些现实问题时,能够利用化学知识、化学学习方法等解决实际问题,并在此过程中表现出的学科品质。就现实而言,虽然人们一直在强调培养高中生的化学学科素养,但是化学课程的教学重点依然放在了高考之上,师生所展开的教学活动都是为了让学生在高考中取得更好的成绩。大部分的学生在毕业之后,都无法继续学习化学,更遑论将化学知识应用到实际生活中去。因此,我们必须要正视高中化学课堂教学,将化学与生活联系起来增加学生动手实践的机会,鼓励W生主动探究化学知识,以此培养与提高高中生的化学学科素养。
一、将化学与生活联系起来
普通高中化学课程标准在设计化学课程的基本理念时,明确指出:“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的与化学相关的社会问题,培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。”而要想培养高中生的化学学科素养,就势必要将生活与化学联系起来。首先,教师要深入钻研化学教材,挖掘生活中的化学现象,让学生学习生活化的化学知识。其次,教师可以创设生活化的教学情境,将具体的生活再现于课堂之上,使学生有身临其境之感,从而促进他们对化学知识加深理解。再者,教师可以指导学生展开生活化的实践活动,将课上资源与课下资源进行整合,多让学生参与到化学学习之中。在《走进化学科学》一课中,鲁教版化学教材中提供了很多生活中的化学现象,我抓住教材这一特点,在课堂上利用多媒体让学生观看了生活中与化学紧密相关的生活现象的照片,比如升空的热气球、有生锈的铁丝、污染空气的汽车尾气等。
二、增加学生动手实践的机会
化学实验除了是学生所需要学习的重要内容、所必须掌握的基本化学技能之外,还是教师的主要教学手段之一。然而,高中生的学习时间十分紧迫,他们的学习任务十分繁重,很多教师也因为准备学生实验程序复杂,组织不易,渐渐放弃了实验教学,即使展开实验,也总是以演示实验为主。实际上,从某种程度上说,演示实验虽然丰富了化学课堂,但依然没有改变“老师讲,学生听”的教学模式。因此,教师在实际的教学中要给学生增加亲自动手的机会,使其在实践中不断完善深化自己的认知。在《观察金属钠与金属钠与水反应》的实验中,我在课前为学生准备了金属钠、蒸馏水、无色酚酞溶液、酒精灯、镊子、烧杯、滤纸等实验用品,然后让学生亲自动手操作,学生需要认真记录每一个实验步骤,观察金属钠与水反应的现象,从而探究出金属钠的性质。
三、鼓励学生自主探究化学知识
自新课改以来,人们越来越关注学生的学习能力。现代社会是一个知识经济型时代,对于一个人的学习能力要求越来越高。高中化学新课标也指出要用学生的“学”代替教师的“教”,培养化学学科素养也强调要提高学生的自学能力、探究能力、解决问题的能力等。因此,在高中化学课堂中,教师要充分发挥学生的主体地位,促使学生能够主动探究化学知识,使其在丰富自身化学知识储备的同时,还能够总结出学习化学的规律,从而提高自身的化学学科素养。在实际的教学活动中,我经常鼓励学生在课前进行预习,了解新知识的教学重点,并在预习时记录学习难点。在化学课堂上,我会检查学生的预习成果,对于学生已经掌握的知识一带而过,重点让学生以小组形式来探究疑难知识。比如,在《元素周期表的应用》一课,学生对于元素周期表在工业中的应用原理及其位置、结构、性质关系了解不深,于是,我播放了有关农药用途的视频,利用半导体实验激发学生的求知欲,并鼓励学生以小组为单位进行讨论与交流。小组内部要,总结本组探究结果并在课堂上进行展示。
总而言之,培养高中生的化学学科素养是新课标为广大化学教师提出的新的教学挑战,教师必须不断提高自身的教学水平,以综合提高高中生在“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”的三维发展。教师在实际的教学中,要将化学与高中生的实际生活结合起来,让学生学会从化学的角度来观察生活,用生活来促进化学知识体系的完善;教师要增加学生动手的实践机会,提高他们应用化学的能力;教师要鼓励学生自主探究化学知识,使其具备科学的、可持续性的学习能力,从而促进高中生化学学科素养的提升。
参考文献:
一、培养学生的细致观察能力
科学素养的培养应当经历一个循序渐进的积累过程.教师要让学生对于一些基本的实验方式有所了解,培养学生养成良好的实验习惯.在实验教学中,培养学生细致的观察能力是一个重要环节.学生不仅要对仪器有细致观察,进而选取一些合适的实验器材,对化学药品也要有仔细观察,这样才不会用错实验药品.最重要的是,学生要对实验过程进行仔细观察,尤其是对于实验的各种现象,实验最后的产物或者是结果进行细心观察.这些都是决定学生实验成败的关键,也是学生的基本实验素养的一种直观体现.在化学实验过程中,教师要引导学生养成良好的观察习惯.观察的内容主要涉及如下几个方面:(1)化学实验仪器和装置.要观察其形状、大小、比例、尺寸和造型等.对化学实验装置,要先从下到上、从左到右进行整体观察,在此基础上,再迅速找出装置的中心部位,进行重点观察.(2)化学实验操作.要观察实验仪器的持拿和使用方法;观察实验装置的安装方法;观察教师进行演示实验操作的步骤和方法.(3)物质及其变化.要观察物质的颜色、状态、气味、挥发性、溶解性、密度、硬度、熔点、沸点和酸碱性等特征.只有培养学生细致的观察能力,使学生养成良好的实验习惯,才能提高学生的科学素养.
二、培养学生的基本实验操作技能
化学实验操作都有很多讲究,操作上的任何不规范或者错误,都会直接对实验过程与实验结果带来影响,严重时还可能引发一些安全事故.因此,在培养学生科学素养的过程中,让学生掌握一些正确的实验操作技能非常重要.教师要让学生熟悉一些常规仪器以及实验器材,对每一种器材的基本使用方法牢记于心.同时,让学生能够结合不同的实验灵活地调整实验操作过程,并且要善于解决实验中的一些问题与突发状况.这些都是学生实验素养的良好体现.在化学实验教学中,教师要有意识地加强对于学生的引导.例如,在讲“滴管”时,教师可以启发学生思考:为什么滴管伸入溶液前要先挤捏胶头?为什么使用时不能伸入试管或接触烧杯内壁?为什么滴管不能横放或倒拿等.同时,教师应要求学生熟练地掌握加热、过滤、溶解、蒸发、气体收集、仪器的装配与连接等基本操作,并且要让学生弄清道理、掌握要领、操作正确、叙述明白.在这样的过程中,能够培养学生规范的操作及科学的实验态度和方法,对于学生科学素养的形成与深化有促进作用.
三、培养学生的自主探究能力
(一)科学素质培养的内容
一般说来,中学生的科学素养应涉及到四个方面:科学知识与技能;科学探究的方法与能力;科学态度、情感与价值观;科学、技术与社会。科学教育要以促进每个学生的发展和全面提高青少年的科学素养为核心,以培育科学态度、情感与价值观为主导,以发展学生创新精神、形成独立思考和探索实践能力为重点,以适应素质教育学习的需要。
(二)充分挖掘化学史的教学价值,确立基本科学方法观
我国著名化学家傅鹰先生说过:“化学可以给人以知识,化学史更可以给人以智慧。”新编高中化学教材采用资料、阅读等方式增加了如“金属钾的发现”、“氯气的发现”、“原子结构模型的演变”、“元素周期律的发现”等相关化学史内容。教学中,适时适度地把这些内容融入课堂,可以使教学不只局限于现有知识本身的静态结果,还可以追溯到它的来源和动态演变,揭示出反映在认识过程中的科学态度和科学思想,使学生学到发展知识和运用知识的科学方法。
例如,在“元素周期表”的教学中,可指导学生先研究德贝莱纳的“三元素组”、迈尔的“六元素组”、纽兰兹的“八音律”,在此基础上再研究门捷列夫发现“元素周期律”的过程。这种让学生象科学家那样从未知开始研究与学习的教学过程,可以有效地让学生从中体验科学家大胆创新、勇于探索、坚持实践、实事求是的科学态度,学会用联系和发展的唯物辩证法观点去认识客观事物,指导学习和处理面临的问题,从而体会正确的科学方法对研究化学的重要意义。
(三)遵循学生认知规律,分阶段指导基本科学方法
新编高中化学教材以适应素质教育为宗旨,以新编《化学教学大纲》为依据,吸收近年来我国中学化学教改的成功经验,按有利于学生身心健康发展和未来社会对人才的要求编写成的。从教材设置的内容及能力培养目标来看,充分考虑了学生的年龄特点和已有的认知结构。因此,在教学中应遵循学生的认知发展规律,认真研究教材所蕴涵的能力要素,分阶段指导和培养学生的基本科学方法。
(四)完善实验教学体系,丰富和活化学生的科学方法
1.实验探究法。新教材针对化学概念抽象、难懂的特点,编写时通过改变实验呈现方式,引导学生通过动手实验、观察现象、分析变化等,亲身体验知识的发生、发展过程,从而获得发现问题、分析问题、解决问题的能力。例如,《碱金属》第一节“钠”的有关性质就由原先的演示实验改为边讲边实验,让学生在教师预设的实验流程和启发引导中,感悟这种可切割金属的性质;再如,“离子反应”概念的导出,教材通过新增的环环相扣的三个演示实验,让学生通过对实验的观察与思考,自己归纳出BaCl2溶液和CuSO4溶液之间进行的反应实质上就是Ba2+和SO42-之间的反应。这种变“师讲生听”为“学生自主”或“师生互动”的实验探究方法,正是新教材贯彻培养的科学方法模式之一。
2.优化重组法。对化学实验装置或实验方案加以改进、重组和优化,这是活化科学方法、提高学生科学素质的有效途径。从这一意义上讲,新教材本身就是一个典范,在许多内容的编写上都作了很好的示范和探索。例如,有关学生基本实验技能的训练,教材编写了以CuSO4晶体和NaOH溶液为原料制取CuO,并以自制的CuO作催化剂制取并收集O2的实验。让学生通过一个完整的制取和收集的实验过程,使以往较为零碎的、孤立的操作得以重组和优化,有效地形成关于基本操作的知识网络。
因此,教学中教师应认真研究教材,引导学生对有关实验方案进行改进或优化,对装置中的仪器、药品进行变换或替代。例如,实验室用Zn和H2SO4制备H2,如果要加快反应的速率,则可从以下几方面考虑:①药品替代:用粗Zn替代纯Zn或用较浓H2SO4替代稀H2SO4;②改进反应条件:向反应液中加入少量CuSO4或对反应液稍加热;③优化装置:用启普发生器或相应装置代替简易装置。这种对实验多角度、多层次的优化设计与改进,可以使学生在讨论、比较改进方案的过程中不断优化思维,形成和提升科学方法。
(五)注重活动课程,在研究性学习中升华科学方法
1.介绍研究的基本步骤,促使学生熟悉和掌握科学方法。开设以研究性学习为主体的活动课程,其目的是让学生在研究问题的过程中熟悉和掌握科学方法。因此,向学生介绍选题和研究步骤就显得十分重要。不妨从以下几个方面展开:问题是如何提出来的?解决这个问题有什么实际意义?这个问题应该从何处着手分析?解决这个问题有哪些基本方法?利用这些方法的理论和实践的根据是什么?这些方法哪一种(或是否还有其它方法)比较简捷可行?最后得到什么结论?它的意义及应用范围和条件如何?还有哪些问题有待于进一步研究?学生按照这样的思路去开展研究,就有章可循,容易激发对问题的探究欲望,也会在探究的过程中学会思维,促进对科学方法的掌握和运用。
一、化学核心素养的内涵
林崇德教授曾对学科核心素养的内涵做出过这样的解释,即学科核心素养指的就是学生通过学科教学或在学习学科知识的过程中所逐渐形成和所必须具备的适应社会发展的必备品格与满足个人终生发展、持续成长需要的关键能力。学科核心素养并不是抽象的教学概念与学习理念,而是与我国教育事业的发展与变革紧密联系的。随着近年来我国教育教学事业的持续发展与进步,衡量教学质量的标准也逐渐从以往的关注知识逐渐转向到关注能力上,这就使在学科教学中培养学生的学科核心素养不仅是新时代对学科教学所提出的教学改革要求,也是促使学科教育能实现现代化发展、确保学生实现全面发展与综合成长的关键教学途径。而化学核心素养便是学科核心素养中的一种,学生通过化学学科教学所形成的必备品格与关键能力均是带有较强化学学科特点的。主要是由宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识以及科学精神与社会责任五个维度所构成的。在高中化学课堂教学中有意识地强化对学生化学核心素养的培养,不但能有效提高学生的化学学习效率,对学生批判、推理、质疑以及创新等化学综合素质与能力的发展同样也具有积极的教学促进作用。因此,作为新时期的高中化学教师在实际的教学过程中就必须重视核心素养教育对促进学生成长,推动学生发展所起到的重要作用与影响。并要充分结合高中生的身心发展规律,合理运用多种现代化教学方法与教学手段,对高中化学课堂教学模式进行有效创新与改革,从而在满足学生发展需求与学习需求的同时,全面提高高中化学的课堂教学效率,促使学生更为深入地感知与体会化学学科的魅力与价值,最终实现全面发展与综合成长。
二、高中化学课堂教学问题分析
(一)教学观念陈旧
虽然在素质教育与新课改全面贯彻我国学校教育体系中的今天,教学工作者的教学思想与教学认识有了明显的变化与革新,但不可否认的是,在当前的高中教育阶段中,仍存在部分高中化学教师会受到传统应试教育观念的影响。这就使这部分高中化学教师在实际的课堂教学过程中往往过于强调知识的传授而忽视能力培养,在教学方法与教学手段的选择与应用上,也会过于关注教师教学主导作用的发挥。这就使学生难以在高中化学课堂中充分发挥自身的学习主体作用,致使学生的化学学习热情与化学学习积极性日益衰减,课堂参与度与配合度降低。这不仅会严重影响高中化学的课堂教学质量,对学生化学核心素养的发展同样也会造成一定程度的限制与制约。
(二)教学方法单一
随着学生的成长与发育,在学生步入高中学校开展新一轮的化学学习活动后,高考的学业压力与学习负担便会接踵而至。这就使许多秉承应试化教学思想的高中化学教师为了能在短期内提高学生的化学书面成绩,会以“填鸭式”教学为主要的化学教学方法对学生进行知识灌输,致使学生在高中化学课堂中长期处于被动的学习地位,对化学知识的理解与掌握也仅能通过机械记忆的学习方式进行死记硬背,而不是主动理解化学知识的本质,感知化学知识的内涵。长此以往,高中生的化学学习兴趣便会在夜以继日的枯燥学习中消磨殆尽,其学习效果也难以得到本质上的提高与增强。除此之外,由于高中化学是一门综合性的教学学科,其中所涉及的知识内容极具广度与深度,这在很大程度上便严重加剧了学生化学学科学习的困难与复杂程度,这便直接影响了高中生的化学书面成绩。而针对这一问题,许多高中化学教师在学生化学知识学习中,便会提倡题海战术的应用,让学生通过海量的题型练习而实现在考场中对相应题型的快速解答,以此达到提高学生化学成绩的目的。题海战术在一定程度上能在短期内提升学生的化学成绩,但这并不表示学生的化学学习效果与质量就得到了相应的提高。主要原因在于,高中化学是一门综合性的教学学科,其试题也得益于高中化学的综合性学科特点而表现出灵活多变的特点,其主要考查的是学生思维能力、信息处理能力以及问题分析能力等化学综合素质与能力。而通过题海战术取得高分的学生,在重复机械的习题练习中其思维能力便会受到局限,在应对综合性与思维性较强的化学习题时,这部分学生便会因思维不活跃、不发散而出现无从下手、不知所措等学习问题,其学习成绩也会出现较大的下滑,进而严重打击了学生的学习自信心,这对学生化学核心素养的发展也是极为不利的。
(三)轻视实验教学
化学是一门以实验为基础的教学学科,这就使学生化学核心素养的发展是需要建立在学生具备较强实验操作能力与动手能力的基础上的。但就现阶段的高中化学课堂教学活动开展与组织情况来看,大多数的高中化学教师往往会以教学时间有限、教学进度慢为由而忽视化学实验教学活动的组织与开展,这就使学生的化学实验操作能力与动手能力往往难以得到有效的锻炼与提高,这不仅严重阻碍了高中生化学核心素养的发展,在很大程度上对学生化学知识的深度学习与高效学习也会造成相应的阻碍与限制。
三、在高中化学课堂教学中有效培养学生化学核心素养的策略与方法
(一)夯实化学学科基础知识,为学生核心素养发展创造可能
由于高中化学知识相对较为复杂与综合,这就使大多数的高中生在实际的化学知识学习过程中常会因基础不扎实而出现学习成绩下滑、学习问题频出等学习问题。这不仅严重影响了高中化学课堂教学效率的有效提高与增强,对学生化学核心素养的养成与发展也会造成相应的阻碍。因此,为了有效改善与优化高中化学课堂教学中所存在的这一教学问题,高中化学教师在实际的教学过程中就必须重视夯实学生化学基础,可通过化学基本概念的讲解教学帮助学生整合化学学科知识之间的逻辑性,从而在有效提高学生化学基础能力,奠定学生化学知识基础的同时,为学生化学核心素养的发展与提升创造可能。例如,在教学“氧化还原反应”一课时,高中化学教师就可围绕氧化还原反应的概念,即氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,这样的反应称为氧化还原反应展开一系列的教学活动。首先,可结合学生的实际生活经验,向学生指出“铁丝生锈,苹果发黑”等常见的氧化现象,并以此为依据向学生提出“如何还原氧化现象”的教学问题,从而在有效激发学生求知欲的同时,促使学生联系已知的氧化与还原知识初步认识氧化还原反应的内涵;其次,在正式授课中,高中化学教师则可在课堂中为学生演示“铁丝燃烧”的实验,便鼓励学生写出本实验的化学反应式,促使学生在实践操作中能站在化合价的变化与电子转移的化学观点判断氧化还原反应,理解氧化还原的实质,全面掌握氧化还原反应概念的内涵;最后,则要鼓励学生对氧化还原反应的特点与本质进行总结与分析,并在此基础上为学生设置一定的化学练习题目,以此更好地夯实学生的化学知识基础,为学生化学核心素养的持续发展创造可能。
(二)创设化学学科教学情境,激发学生化学学习兴趣
化学是一门与生产、生活密切联系的学科,其中所涉及的知识内容多源于学生的实际生活,这也决定了高中化学必将服务学生生活的学科教学本质。但由于高中化学的思维性相对较强,这就使绝大多数的高中生在学习化学知识的过程中常会受到自身年龄特点与认知特点的影响而难以全面、深入体会与感知高中化学学科的生活化教学本质,化学学习兴趣与积极性也相对较低。对此,高中化学教师在实际的教学过程中就可结合教学内容与教学目标为学生创设化学学科教学情境,从而在有效深化学生对化学知识理解的同时,更好地激发学生的化学学习兴趣与激情,促使学生以更加积极与主动的学习态度与情绪投入化学教学课堂,进而实现化学核心素养的发展。例如,在教学“钠及其化合物”一课时,高中化学教师就可在为学生讲解碳酸钠的化学性质时,引入纯碱在现实生活中的有效应用,从而在为学生创设生活化教学情境的同时,有效激发学生的化学学习兴趣。在此基础上,教师还可鼓励学生对其进行思考、讨论以及分析,从而促使学生理解强碱弱酸盐水解呈碱性的化学本质的同时,更好地提升学生的化学学习效率,发展学生的化学核心素养。如此一来,学生便能在具体的教学情境中,更好地理解与感知化学学科的生活化教学本质,并能在实际的生活中熟练的应用化学知识解决问题,这不仅有利于学生化学核心素养的发展,对学生化学实践能力与创新能力的提升也具有极为深远的教学作用与影响。
(三)强化实验教学活动组织,锻炼学生实践探究能力
化学是一门以实验为核心基础的教学学科,因而高中化学实验教学也成了促进学生化学核心素养发展的关键所在。然而,在以往的高中化学课堂教学中,绝大多数的高中化学教师往往会受到传统教学思想的影响与限制,而对化学实验教学存在错误的教学认知。这就使高中生在实际的化学课堂学习中很少有参与化学实验学习活动的机会。久而久之,学生便会因实践能力与操作能力长期得不到提高与锻炼而出现化学学习效率下滑等学习问题。这不仅不利于学生化学核心素养的全面发展与综合提升,在很大程度上还会对学生化学学习的积极性与热情造成打击,进而严重限制与阻碍高中化学课堂教学有效性的提高。因此,为了能在实际的高中化学课堂教学过程中更好地培养与提升学生的化学核心素养,作为学生学习引导者与学生发展促进者,高中化学教师就必须充分重视多种化学实验教学活动在日常教学中的组织与开展,从而在有效丰富高中化学课堂教学内容的同时,促使学生通过参与化学实验学习活动实现实践探究能力与操作能力的有效锻炼,进而实现化学核心素养的进一步发展。例如,在教学“认识有机化合物”一课时,高中化学教师就可采用演示实验的方式结合教学内容为学生演示利用球棍模型搭建有机化合物分子结构的过程,从而在吸引学生注意力的同时,促使学生通过演示实验教学更为直观、形象地掌握有机化合物的分子结构特点。在此过程中,教师还可利用多媒体设备为学生展示更多的有机化合物分子结构模型,从而在有效开阔学生化学知识视野的基础上,进一步深化学生对化学知识理解与认识。这不仅有助于学生化学学习效率的提高,对深化学生理解能力、锻炼学生想象能力也具有积极的促进作用;在引导学生进行“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”化学实验学习活动时,教师便可根据学生的化学学习情况,认知发展情况以及动手操作能力将学生划分成若干个学习小组,让学生以小组为单位对实验学习活动展开自主、合作的探究性学习,以此促使学生能在实际的实验学习过程中能充分发挥自身学习主体性对实验过程进行探究、思考,对实验方案进行改进、优化,对实验结论进行总结、分析。在此过程中,高中化学教师则要充分发挥自身的教学引导作用,针对学生实验学习方法、实验操作步骤、实验设计环节中所存在的不足进行合理指导,从而在促使学生更好地完善化学实验学习结构的同时,促进学生小组合作学习能力、独立思考探究能力以及问题解决与分析能力的发展。这不仅有利于高中化学实验课程教学有效性的提高,对学生创新意识、实践能力以及化学核心素养的发展也起到了积极的促进作用。
四、结语
关键词:学生发展核心素养;科学素养;高中化学核心素养
文章编号:1005C6629(2017)2C0003C05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
根据教育部《关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》而的《中国学生发展核心素养》,从文化基础、自主发展和社会参与三个方面,明确了中国学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。学生发展核心素养的培养需要学科教育的共性贡献与个性贡献,认识和发挥高中化学课程教育对学生发展核心素养的贡献,就必须研究和分析高中化学核心素养的建构视角。
1 从学生发展核心素养建构高中化学核心素养
学生发展核心素养涉及文化学习领域、个体自我发展领域和社会参与互动领域,反映了个体与自我、社会和文化的关系。学生发展核心素养是所有学生应具有的最关键、最必要的共同素养,是每个个体都必须获得的不可或缺的素养。学生发展核心素养的形成,能使学生成为更为健全的个体,能够更好地适应未来社会的发展变化,为终生学习和发展打下良好的基础,并为社会健全和良好发展做出贡献。学生发展核心素养指向对“培养什么样的人”问题的回答,与《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》提出的“促进人的全面发展、适应社会需要”的教育质量根本标准相一致[1]。
化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门基础学科,化学不仅与经济发展、社会文明关系密切,也是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学和信息科学等现代科学技术的重要基础,化学在促进人类文明可持续发展中发挥着日益重要的作用。普通高中化学课程是与九年义务教育《化学》或《科学》相衔接的基础教育课程,不仅对科学文化的传承和高素质人才的培养具有不可替代的作用,更重要的是高中化学课程是落实立德树人根本任务、促进学生发展核心素养形成和发展的重要载体。
表1中分析了高中化学课程对学生发展核心素养的贡献,从中可以清晰地看出:高中化学课程对学生发展核心素养的形成和发展具有不可替代的作用,其中既有与其他学科教育对学生发展核心素养的相同贡献,也有其自身的特殊贡献。
在化学科学发展的历史进程中,化学领域的每一个重大的理论进展、每一个重要的发现和发明,都是基于实验研究或经过实验事实检验的,尊重事实和证据、基于证据推理形成结论,从结构与性质相系的视角表征物质的结构和性质,从变化与平衡相统一的视角揭示物质变化的规律,是化学科学重要的科学研究视角和思维方式;创造和识别物质是化学科学的重要特征,化学发展的历史从本质上说就是一部不断创新的历史,创新是化学科学发展的重要动力源泉之一,也是化学学术共同体的思维品质;化学科学发展的成果是人类智慧的结晶,是人类在创造之路上不畏艰险、百折不回、勇于实践创新的结果,化学科学带给我们的不仅是一种知识的进化和思维的启发,还有一种力量的支撑、精神的鞭策和创造的信念。让高中生像化学家那样学习和探究化学科学的原理和方法,像化学家那样用辩证的、历史的和发展的观点分析和解决问题,一定能发展学生的思维品质。
化学科学的任务之一是致力于探明物质世界的规律,这不仅是化学学术共同体坚持实事求是的科学精神、独立思考和勤于探索、敢于质疑和批判的结果,也是化学学术共同体在国际视域下对话与交流、争论与合作的过程中不断创新发展的结果,同样是化学学术共同体中的不同研究方法、不同观念和不同学术理论包容发展的结果。让学生像化学家那样探究和学习化学,能帮助学生发展批判质疑的思想品质,拓展国际视野,尊重世界多元文化的多样性,具有团队意识和互助精神。
源于人类生活、服务于人类生活的化学,与人类的生活息息相关、密不可分,化学科学的发展促进着人类物质和精神文明的进步。运用化学原理和化学技术,解释生活中的化学现象,解决生活中的化学问题,提高人类生存质量和生活质量,是化学科学对人类的重要贡献之一。学生从生活和生产实际中探究和学习化学,既是运用化学原理、观念和方法解释生活中的化学现象和解决生活中与化学相关的问题的过程,也是形成解决未来生活中可能面临的陌生、复杂甚至不可预测的问题的能力的过程。
恩格斯曾经说过,“化学既是关于自然的科学,又是关于人的科学。在当代科学的发展趋势中,它们正在走向统一。因此,化学不仅仅是认识生命与进化的手段,也是人类生存和获得解放的手段”。化学学科发展过程中处处充满的人文情怀和审美情趣,同样发展着学生的“人文底蕴”。当今,人类的生活已经被合成材料、合成药物、农化产品等20世纪最重要的发明所包围,今天及未来都要靠化学来支撑,没有化学的世界是难以想象的,正如美国有机化学家、有机合成之父伍德沃德所说,“在上帝创造的自然界旁边,化学家又创造了另一个世界”。即使在人类社会面临人口增长、能源资源匮乏、环境污染等挑战的今天,这些问题的解决方法和手段绝对离不开化学。化学已经并正在作出不可替代的重要贡献,在应对21世纪人类共同面临的挑战中依然肩负重任。让学生像化学家那样探究和学习化学,不仅能够促进学生成为自然界的创造者、合理利用者和改造者,而且能够使学生成为自然界的友好保护者和绿色化学理念的践行者,实现人类与自然和谐相处和人与自然、社会的可持续发展。
由上述分析可知,提升学生发展核心素养需要让学生学习化学课程。一是化学课程能服务于发展学生的“文化基础”方面的核心素养:让学生了解化学知识、原理和观念,并运用所习得的化学观念和思想解决生活中与化学相关的问题;能让学生形成“尊重事实和证据并基于证据推理形成结论、从结构与性质相联系的视角表征物质的结构和性质、从变化与平衡相统一的视角揭示物质变化的规律”等化学特征思维方式;能让学生从化学科学的发展进程中,形成并发展批判质疑的思维品质和创新意识。二是化学课程能服务于发展学生的“自主发展”方面的核心素养:让学生学习源于人类生活服务于人类的化学,认识化学科学发展对人类生活的贡献和作用,以提高学生的生存和生活质量,激发学生浓厚的学习兴趣和强烈的崇尚科学的志向;让学生像化学家们那样学习和探究化学,不仅学习化学知识,还体验探究过程和方法,掌握科学学习方法,初步形成终身学习的意识和能力。三是化学课程能服务于发展学生的“社会参与”方面的核心素养:让学生像化学家们那样学习和探究化学,学会对话与交流、合作与分享,发展团队精神和合作意识;让学生通过绿色化学理念、STSE相关内容的学习,形成低碳节能的生活习惯,发展应用化学技术解决实际问题的操作技能和能力;让学生通过化学成果对当下和未来社会所作贡献和产生的风险的认识,形成社会责任感和可持续发展的观念;让学生通过食品安全、危险化学品的使用和环境保护等法律法规的学习,形成遵纪守法的行为规范。
2 从科学素养建构高中化学核心素养
化学是自然科学领域的一门重要基础学科,化学核心素养必然是科学素养的重要组成部分。根据科学素养的内涵确定化学核心素养,是化学核心素养建构的重要视角之一。
通常认为,科学是一种知识体系、研究过程和社会建制。科学是人运用实证、理性等方法,就自然以及社会乃至人本身进行研究所获取的知识的体系化结果[2]。虽然人们对科学素养内涵的认识还没有完全统一(见表2),但分析比较不同国际组织和学者对科学素养内涵的共同要素,不难发现,化学核心素养包含化学知识与观念、化学思维与方法、科学探究与实践、科学精神与责任。
化学知识与观念是人类在科学实践中认识物质世界及其变化过程所形成的知识体系和经验总结,是化学学术共同体通过科学探究,运用科学思维与方法,从分子层次对物质的组成、结构、性能和转化规律等进行研究所形成的化学核心概念和学科观念。通过高中化学课程学习,学生能建立构成物质是客观存在的、物质是由元素组成和微粒构成,物质的结构决定物质的性质,物质的转化是有条件的、转化过程中遵循质量和能量守恒等化学学科核心观念。
化学思维与方法是人类化学探索活动中对感性认识材料进行加工处理并形成科学结论的思维方式与途径,是学生顺利学习化学知识和解决化学问题过程中所应用的具有化学学科特质的思维视角和方式。在高中化学学习和化学问题解决中,学生能够结合生活经验,通过观察和实验获取物质及其变化的感性认识,运用分析与综合、归纳与演绎、抽象与概括、假设与建模等方法形成理性认识;能够通过实验等方法获取检验科学结论的证据,并基于证据进行推理;能根据物质的组成元素、构成微粒及微粒间作用力的差异对物质进行分类,能从宏观、微观相结合的视角对物质及其变化进行化学符号等形式的表征。
科学探究与实践是人类在认识自然界的过程中,获取证据、建构解释的各种活动和方式,所有科学研究成果都是科学探究与实践活动的结晶,科学探究与实践也是学生学习化学、培养创新精神和实践能力的重要活动方式。通过高中化学课程学习,学生能认识科学探究与实验在化学研究和学习中的作用,能在化学实验与探究中有效地与同伴合作和交流;掌握物质合成、分离和提纯、组成检验和测定、性质和应用等化学实验的方法和技能,能设计和实施简单的实验方案,能对观测的实验现象和数据做出合理的解释;具有将化学研究成果应用于生产和生活实际的意识,能运用科学探究的方法解决或解释生活中与化学相关的简单实际问题。
科学态度与价值观是人类在科学发展过程中形成的对自然、科学实践、科学技术与社会关系的整体认识,是人类活动的道德精神和价值取向在科学研究和实践中的体现。通过高中化学课程学习,学生能保持对物质及其变化的好奇和探究欲望,具有积极地探索科学问题的热情;理解化学科学的人文内涵,赞赏化学科学对提高人类生活质量和促进人类社会发展的作用,能用变化和发展的观念看待化学科学;能初步形成对科学、技术、环境与社会的相互关系的正确认识,尊重生命、关爱自然、崇尚科学,具有用科学伦理道德权衡化学技术成果运用于实践的利弊的意识。
3 从化学科学建构高中化学核心素养
建构化学核心素养必须明白什么是化学。我国著名化学家徐光宪先生是这样定义化学的:化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。具体地说,化学是用实验、理论和计算机模拟的方法研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度、不同复杂程度的聚集态和组装态,直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应,制备、剪裁和组装,分离和分析,结构和构象,粒度和形貌,物理和化学性能,生理和生物活性及其输运和调控的作用机制,以及上述各方面的规律、相互关系和应用的自然科学[3],化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界,但现在应该增加一个“保护世界”。
首先,从本体论的视角看化学可回答化学是什么的问题。化学是探索物质的科学,致力于揭示客观存在的物质的本来面貌,包括物质的组成、结构、微粒的相互作用、聚集状态等;致力于揭示物质通过化学变化转化为新物质的规律,包括物质转化条件,转化过程中的质量和能量的守恒,转化过程的方向、速度和限度等。
其次,从认识论的视角看化学可回答化学是如何研究和认识物质的问题。化学科学发展的历程说明,化学通过观察和实验获得对物质及其变化的感性经验,再从宏观与微观相联系、结构与性质的关系的视角,通过分类比较、分析综合、归纳概括、抽象推理、假设、建模等科学思维方法,形成对物质本质及其变化规律的认识,并将新的认识通过实验进行检验。化学对物质的认识和研究,需要化学相关学科和技术的交叉、融合和渗透,需要团体和国际间的合作和共同发展。
再其次,从价值论的视角看化学可回答化学科学发展理想目标的问题。从化学科学发展的目标看,化学科学是为了认识、改造和保护世界。化学科学在生命科学、能源科学、材料科学、环境科学、航天航空和信息技术等领域的渗透和融合,促进了化学等相关科学的发展,化学与社会、技术、环境等和谐相处过程中促进了人类生活质量的提高和社会进步。
基于化学学科视角建构化学核心素养,可从化学研究方法、研究对象、研究内容和研究目标等方面分析。化学是以实验、理论(数理)和计算机模拟等方法研究物质的,而实验方法是最基础和最重要的研究方法,高中化学教育要发展学生通过实验获取物质及其变化的证据、基于证据推理形成结论的思维能力,发展学生通过实验探究解决与化学相关实际问题的能力;化学研究对象是分子层次的物质,而中学化学课程中所探究的大多数是分子、原子、离子等微粒层次构成的物质,高中化学教育要让学生形成物质结构与性|相联系的科学观念,具有宏-微-符相结合表征物质及其变化的能力;化学研究内容是物质的组成、性能、变化规律及其应用,高中化学教育要让学生形成化学变化是有条件的、化学变化与平衡相统一的学科观念,具有运用观察、实验、理性分析、模型建构等方法探究物质及其变化的能力;化学研究的目的是认识世界、改造世界和保护世界,高中化学教育要让学生形成化学、技术、环境与社会和谐、可持续发展的价值观,发展科学精神和社会责任感。
综合从学生发展核心素养、科学素养和化学课程的学科价值与育人价值等方面分析和建构高中生化学核心素养,我们可以发现:(1)高中化学核心素养应该包含化学学科观念、化学学科思维、科学探究实践和化学学科价值追求等方面。其中,化学学科观念是化学学科知识和原理的高度抽象和概括,处于化学知识的核心位置;化学学科思维是除了一般科学思维外具有化学特征的思维方式,如从结构与性质相联系、变化与平衡相统一的视角分析和解决问题的思维方式等;科学探究实践是以化学实验为主的探究,强调用实验方法探究分子层次物质的结构、组成、性质和变化规律,用实验方法学习和研究化学;化学学科价值追求是基于实证对物质世界的探索和创造,并追求人与自然的和谐、可持续发展。(2)高中化学核心素养是学生在化学课程学习过程中形成和发展的,离开了科学、正确的化学学习过程和学习方式无法形成化学核心素养。学生只有通过自主、合作、探究等多样化的学习方式,才能在学习过程中自主获取化学学科知识、形成化学学科观念、体验化学实验探究的过程、运用化学特征的思维方式分析和解决实际问题、认同和践行化学学习价值追求。
参考文献:
[1]赵婀娜.今天,为何要提“核心素养”[T].人民日报,2016:20.